電磁流量計選型

電磁流量計測量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，傳感器主要組成部分是：測量管、電極、勵磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。電磁流量計主要用于測量封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液中的體積流量。包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體。電磁流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設(shè)等領(lǐng)域。

產(chǎn)品特點：

1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響;

2、測量管內(nèi)流動部件，無壓損，直管段要求較低;

3、系列公稱通徑DN15～DN3000。傳感器襯里和電極材料有多種選擇;

4、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達1500：1;

5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型;

6、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠;

7、電磁流量計為雙向測量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量;可顯示.莊、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART;

8、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT)，具有自檢和自診斷功能;

產(chǎn)品選型：

1、應(yīng)用概況

大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所，如測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風口冷卻水控制和監(jiān)漏，長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。

2、精度等級和功能

市場上通用型的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為(±0.5%～±1%)R，精度低的儀表則為(±1.5%～±2.5%)FS，兩者價格相差1～2倍。因此測量精度要求不很高的場所(例如非貿(mào)易核算僅以控制為目的，只要求高可靠性和優(yōu)良重復(fù)性的場所)選用高精度儀表在經(jīng)濟上是不合算的。 有些型號儀表聲稱有更高的精確度，基本誤差僅(±0.2%～±0.3%)R，但有嚴格的安裝要求和參比條件，例如環(huán)境溫度20～22℃，前后置直管段長度要求分別大于10D,3D(通常為5D,2D)甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標準裝置上作實流校準，以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號選擇比較時不要單純只看高指標，要詳細閱讀制造廠樣本或說明書做綜合分析。 市場上EMF的功能差別也很大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動后位儀表;多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態(tài)等。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片(ASIC)，以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現(xiàn)場總線等。

3、流速、滿度流量、范圍度和口徑

選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟流速1.5～3m/s。EMF用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。 EMF滿度流量時液體流速可在1～10m/s范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過5m/s，除非襯里材料能承受液流沖刷，實際應(yīng)用很少超過7m/s，超過10m/s則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為1m/s，有些型號儀表則為0.5m/s。

有些新建工程運行初期流量偏低或在流速偏低的管系，從測量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強的流體，常用流速應(yīng)低于2～3m/s ，以降低對襯里和電極的磨損。 在測量接近閾值的低電導(dǎo)液體，盡可能選定較低流速(小于0.5～1m/s)，因流速提高流動噪聲會增加，而出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象。 EMF的范圍度是比較大的，通常不低于20，帶有量程自動切換功能的儀表，可超過50～100。國內(nèi)可以提供的定型產(chǎn)品的口徑從10mm到3000mm，隨然實際應(yīng)用還是以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量儀表(如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等)相比，大口徑儀表占有較大比重。

4、液體電導(dǎo)率

使用EMF的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～(5×10-6)S/cm之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。

工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。石油制品和有機溶劑電導(dǎo)率過低就不能使用。表1列出若干液體的電導(dǎo)率。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認為不能使用，然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例，這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實驗室測得的，實際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測量。

根據(jù)使用經(jīng)驗，實際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率要比儀表制造廠規(guī)定的閾值至少大一個數(shù)量級。因為制造廠儀表規(guī)范規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測量的值。是受到一些使用條件限制，如電導(dǎo)率均勻性、連接信號線、外界噪聲等，否則會出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象等。我們就多次遇到測量低度蒸餾水或去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×10-6S/cm，使用時出現(xiàn)輸出晃動。

5、液體中含有混入物

混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測得的是含氣泡體積的混合體積流量;如氣體含量增加到形成彈(塊)狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時斷開，出現(xiàn)輸出晃動甚至不能正常工作。含有非鐵磁性顆粒或纖維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量。固體含量較高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動，兩者之間有滑動，速度上有差別，單相液體校驗的儀表用于固液雙相流體會產(chǎn)生附加誤差。雖然還未見到EMF應(yīng)用于固液雙相流體中固形物影響的系統(tǒng)實驗報告，但國外有報告稱固形物含量有14%時誤差在3%范圍以內(nèi);

我國黃河水利委員會水利科學(xué)研究所的實驗報告稱，測量高沙含量水的流量，含沙量體積比17%～40%(沙中值粒徑0.35mm)，儀表測量誤差小于3%。 在漿液內(nèi)有較大顆粒擦過電極表面，在頻率較低的矩形激磁的EMF中會產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號不穩(wěn)，就要選用較高頻率的儀表或有較強抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。 含有鐵磁性物質(zhì)的流體對通常的EMF，因測量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化，會產(chǎn)生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補償?shù)腅MF，可減小混入鐵磁體的影響。

對含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用，應(yīng)注意對傳感器襯里的磨損程度，測量管內(nèi)徑擴大會產(chǎn)生附加誤差。這種場合應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時建議傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴重的缺點。也可以在傳感器進口端加裝噴嘴形護套，相對延長使用期。

6 、附著和沉淀

測量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時，若附著的是比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì)，信號電勢將被短路而不能工作，若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、清垢電極等。電極可在傳感器外定期手動刮出沉垢。國外產(chǎn)品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現(xiàn)已少見。也有暫時斷開測量電路，在電極簡短時間內(nèi)流過低壓大電流，焚燒清除附著油脂類附著層。易產(chǎn)生附著的場所可提高流速以達到自清掃的目的，還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不拆卸清洗傳感器。 非接觸型電極 EMF附著非導(dǎo)電膜層，儀表仍能工作，但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。

7、與流體接觸零部件材料的選擇

與流體接觸的傳感器零部件有襯里(或絕緣材料制成的測量管)、電極、接地環(huán)和密封墊片，其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對流體的適應(yīng)性。由于零部件少，形狀簡單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對流體的適應(yīng)性強。

選型舉例：

例：當測量液體時,一般以標準狀態(tài)下(20e),水來標注刻度;測量氣體時,以標準狀態(tài)(20e,絕壓011013MPa)下,空氣標注刻度。所以當對某一測量流體進行儀表選型時,應(yīng)將其流量范圍換算成標準狀態(tài)下水或空氣流量,然后根據(jù)換算后的流量范圍對照金屬轉(zhuǎn)子流量計的標準刻度進行選型。

原始數(shù)據(jù)如下:管徑:Ф70@5;zui大用氧量:110m3/h;zui小用氧量:10m3/h;工作壓力:113MPa;工作溫度:30e;當?shù)仄骄髿鈮?011MPa。

1、計算氧氣的密度公式如下

標況下：ρ20=1.331kg/m3

工況下： ρ1=ρ20×(P1T20/PNT1Z)=1.331×{(1.3+0.1)×(273.15+20)/[0.1013×(273.15+30)×0.992]} =17.93kg/m3

2、實際流量：

Qs=Q20ρ20/ρ

Qsmax=Q20maxρ20/ρ1=110×1.331/17.93=8.166

Qsmin=Q20minρ20/ρ1=10×1.331/17.93=0.742

2、由流量計實際使用流體狀況下的流量修正公式:

QNmax=Qsmax/0.2696=8.166/0.2696=30.29

QNmin=Qsmax/0.2696=0.742/0.2696=2.75

式中:ZS(ZSN)為被測氣體在標準狀態(tài)(工作狀態(tài))下壓縮系數(shù)(一般情況ZSUZSN);QS為工況下氧氣的實際流量;QN為標況下空氣的實際流量;QN為標況下空氣的密度(11293kg/m3);pN為標準大氣壓;TN為標準溫度293115K;QSN為標況下氧氣的密度(即Q20);pS為氧氣實際工作壓力(即p1);TS為氧氣實際工作溫度(即T1)。

測量范圍 : 推薦使用范圍： 0.5m/s～10m/s連續(xù)可調(diào) 。使用范圍：0.2m/s～15m/s連續(xù)可調(diào)

信號輸出：1、開關(guān)量可設(shè)為： 脈沖輸出(*高1000HZ);高 /低流量報警;空管報警;流量方向示意;

故障報警;2、電流輸出：4-20mA輸出

組態(tài)方式：1、通過三個手動鍵現(xiàn)場組態(tài)。 2、通過遙控器現(xiàn)場組態(tài)。 3、通過手操器進行現(xiàn)場組態(tài)。

記憶：EEPROM不會消失之記憶體，無需電池保存。

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